CN101074897A - 接头部的泄漏检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种用于降低有害的化学物质等的内部流体的泄漏危险的方法以及迅速地检测该泄漏，监视者能够集中管理的有害化学物质的泄漏检测系统，该有害的化学物质等的内部流体的泄漏危险来自对化学装置、容器、阀、配管等进行接合的多个接头部(法兰等)，涉及一种接头部的泄漏检测系统，其特征在于，在内部流动着流体的状态下的化学设备装置等的接头部，设置流通着空气或惰性气体的密封部，在该密封部连接着供给空气或惰性气体的导入管和排出该密封部内的气体的排出管，通过对从该排出管取样的气体进行分析的分析构件和通知分析结果的通知构件进行检测。

Description

接头部的泄漏检测系统

技术领域

本发明涉及用于在从化学装置、配管以及阀等的接头部泄漏其化学物质的情况下，通过迅速地检测或测定，预先防止因泄漏造成的大事故以及对环境的不良影响的化学物质的泄漏检测系统，该化学装置、配管以及阀等的接头部被设置于对泄漏时危险性高的气体或液体的化学物质进行制造或者处理的设施等中。

背景技术

在目前的各种化学设备等中，大多对泄漏时危险性高的气体或液体的化学物质进行制造或处理。

例如，作为聚氨酯的原料的异氰酸脂类是由氯以及一氧化碳合成的氯代甲酰氯(光气)与胺的反应，作为副生成物，大量地产生腐蚀性高的氯化氢。另外，在由于具有轻、韧性、耐热性、透明性等很多有用的特性，而被很好地利用在光盘、汽车大灯透镜等的聚碳酸酯树脂的制造工序中，一般进行氯代甲酰氯处理。氯在常温下有刺激味道，氯代甲酰氯是具有干草臭的有毒气体，氯化氢是具有刺激味道的发烟性气体。假设这些物质流出到外部，则不仅会对人体造成危险，而且，根据其流出量，还会给环境带来巨大的不良影响。

另外，泄漏给环境带来不良影响的物质不仅限于这些，例如还有环氧乙烷、HCN、氟、氟化氢以及氟化硅等。这些气体状的物质在聚碳酸酯树脂等的化学制品制造工序、界面活性剂制造工序、金属热处理业、电镀业、铝精炼、磷酸肥料制造、玻璃制造工厂中使用或者产生。

制造或者处理这些各种化学物质对目前的化学工业而言不可欠缺，因为对它们进行处理的化学设备等的设施存在很多，逐年大型化，所以另一方面化学物质泄漏的危险提高。

以往，作为解决这些的方法，进行了减少设备的接合部、法兰等的研究，开发了气体或液体的泄漏检测法。例如，为了防止泄漏，采用了尽量焊接加工容器、配管等，进行放射线检查等的方法。另外，还开发了使配管等为双重构造，在内壁和外壁之间设置中空层，迅速地检测泄漏的物质的方法(例如参照特开2000-55795号公报)。但是，在可以焊接加工的范围中存在限制。另外，因为即使改善了来自这些容器、配管等本身的泄漏检测构件，在实际的化学设备中，还存在很多对容器、阀、配管等进行接合的接头部(法兰等)，所以还存在作为针对从该接头部的泄漏的检测构件还不充分的缺点。

另外，作为简便地对来自设备配管等的接头部分的气体泄漏进行检测的方法，开发了下述方法，即，将由与特定的气体进行反应，产生颜色或者变色的染料、颜料等构成的检测剂涂抹或含浸于基材，将该基材缠绕在管接头等预想气体泄漏的位置，通过产生了来自配管的泄漏时的基材的变色，通过目视等确认气体泄漏位置(例如参照特开2004-251657号公报)。但是，该方法需要定期巡回目视等来进行确认，因为不能连续监视，所以不一定能迅速地发现气体泄漏。

再有，已知开发了下述方法，即，将配管、容器等的接点在覆盖的状态下设置，并且在内部封入有规定的气体，检测其内部的压力变化，进行设置在配管上的阀的闭塞(例如参照特开2000-9285号公报)。但是，根据该方法，因为接点被覆盖，所以接点部分的不良状况不明，存在不一定能迅速地对该接点部分进行处置的缺点。

发明内容

本发明的目的在于，解决在以往技术中的上述课题，提供一种用于降低有害的化学物质等的内部流体的泄漏危险的方法以及迅速地检测该泄漏，监视者能够集中管理的有害化学物质的泄漏检测系统，该有害的化学物质等的内部流体的泄漏危险来自对设置在上述那样的设施中的化学装置、容器、阀、配管等进行接合的多个接头部(法兰等)。

本发明者们对欲解决以上的课题进行仔细研究的结果是，发现了成为在抑制从化学装置、配管、阀等的接头部泄漏内部流体的基础上，即使万一发生，也能迅速地发现它的构造，若集中管理有无不断的泄漏的管理，即可预先防止重大事故以及对环境的不良影响，从而实现了本发明。

即，本发明涉及以下所示的泄漏检测系统。

(1)一种接头部的泄漏检测系统，该系统检测来自处于内部流动着流体的状态下的配管的接头部的上述流体的泄漏，

其特征在于，具有密封部、导入管、排出管、分析构件、通知构件，

该密封部被设置在上述接头部，流通着由空气或惰性气体构成的气体；

该导入管与上述密封部连接，向该密封部供给上述气体；

该排出管与上述密封部连接，排出该密封部内的气体；

该分析构件与上述排出管连接，对从该排出管取样的气体进行分析；

该通知构件通知上述分析构件的分析结果。

(2)第一发明记载的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，在多个位置的上述接头部的上述排出管设置阀，通过该阀的开闭，依次分析从上述排出管取样的气体。

(3)第一发明记载的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述密封部具有同心圆状地双重配置的O形环，以及形成在外周侧的上述O形环和内周侧的上述O形环之间，并与上述导入管以及上述排出管连接的气体流通部，从上述导入管向上述气体流通部供给的由空气或惰性气体构成的气体的压力处于被调整得比上述配管内部的压力低的状态。

(4)第三发明记载的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述内周侧的O形环由相对于在上述配管内流通的上述流体，不具有浸透性的材质构成。

(5)第三发明记载的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述接头部具有法兰、两个O形环槽、气体流通槽、上述导入孔、上述排出孔，该法兰形成在上述各配管的端部，从配管主体向径向延伸；该两个O形环槽形成在相对地接合的上述法兰的一方侧，分别收容上述O形环；该气体流通槽形成在上述两个O形环槽之间，形成上述气体流通部；该上述导入孔形成在上述法兰内，与上述气体流通槽连通；该上述排出孔形成在上述法兰内，与上述气体流通槽连通。

(6)第一至第五发明中任一项记载的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述接头部是化学设备装置的接头部。

本发明万一发生泄漏的危险性高的气体或者液体的化学物质从所流通的配管、阀或者化学装置的接头部产生泄漏，也会早期发现泄漏部位，预先防止重大事故以及对环境的不良影响，同时可以进行事后的迅速对应，能够担负化学工厂所承担的对环境保护的责任。

附图说明

图1是与本发明的实施例1、2、3、比较例2、3相关的流通着氯代甲酰氯或者氯气的配管的接头部的剖视图。

图2是与本发明的实施例1、2、3、比较例2、3相关的流通着氯代甲酰氯或者氯气的配管的接头部的接合面(法兰)图。

图3是在与本发明的实施例1、3、比较例2、3相关的、流通着泄漏的氯代甲酰氯或者氯气的配管的接头部的一个位置上配置一台检测装置的泄漏检测系统图。

图4是与本发明的实施例2相关的、相对于多个接头部配置一台检测装置的泄漏检测系统图。

图5是与本发明的比较例1相关的、流通着氯代甲酰氯的配管的接头部的剖视图。

图6是与本发明的比较例1相关的、流通着氯代甲酰氯的配管的接头部的接合面(法兰)图。

符号说明

1，2配管

3，4接合面

5外周侧O形环

6内周侧O形环

7槽(气体流通部)

8导入管

9排出管

8’导入孔

9’排出孔

10压缩机

11气体分析装置

12危险性高的流体(光气等)

13监视电脑

14脱湿机

15，16配管

17，18接合面

19垫片

20配管主体

21，22法兰

23，24O形环用槽

25螺栓

26螺母

a，b，c，d接头部

a1，b1，c1，d1排出管

a2，b2，c2，d2闸阀(阀)

e检测装置

具体实施方式

(1)密封部

在本发明的泄漏检测系统中的密封部被设置在内部流通着流体的配管的接头部上。作为上述密封部的构造，遍及该接头部的管周，同心圆状地双重(外周侧O形环和内周侧O形环)配设O形环，在这些外周O形环和内周O形环之间同样同心圆状地设置槽(气体流通槽或气体流通部)。另外，在上述槽(气体流通部)以外，为了容易拆装O形环，还可以仅在接头部的单方具有槽或者引导件。

配置在该接头部的O形环的尺寸、线径可以根据接头部的尺寸恰当地设定，没有特别限定。对该O形环的材质而言，重要的是与内部流体的性状相对应，没有被特别限定。例如，可以使用一般市场上销售的氨基橡胶(nitrile rubber)、碳氟化合物橡胶(fluorocarbonrubber)、氟硅橡胶(fluorosilicone rubber)、乙丙橡胶(ethylene-propylene rubber)、丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber)、硅橡胶(silicone rubber)、丙烯酸橡胶(acrylic rubber)等、作为高功能O形环具有耐药性、耐溶剂性以及耐热性的全氟醚橡胶、四氟乙烯树脂(tetrafluoroethylene resin)等、或用四氟乙烯树脂等完全覆盖具有弹性的橡胶(碳氟化合物橡胶、硅橡胶)的物质等。另外，没有O形环硬度的限制，也可以将不锈钢材、特殊金属的哈氏合金(HASTELLOY：商品名)、镍、英科耐尔(INCONEL：商品名)材料等加工成O形环。再有，为了充分发挥防止泄漏的功能，也可以使用由四氟乙烯树脂、硅橡胶等完全覆盖这些金属O形环的物质。

为了减少接触部分的摩擦阻力，并且充分发挥防泄漏功能，延长O形环其本身的寿命，O形环接触部分的表面粗糙度希望是没有达到镜面精加工程度地、高精度地进行表面精加工后的表面粗糙度。

另外，为了容易拆装O形环，希望在接头部的上述气体流通部的槽以外，在接头部设置槽或者引导件。

上述气体流通部的槽的形状没有被特别限制，也可以是真空用O形环安装槽、燕尾槽(dovetail groove)等的特殊槽。接头部的接合面的接触面压力虽然没有被特别限定，但为了在将O形环安装到槽时，以产生大约8～30％的压缩余量的方式进行安装，则可以进一步提高泄漏防止，是所希望的。

作为向上述密封部供给的气体，使用由空气以及惰性气体构成的气体。作为惰性气体，可列举出氮气、氩气、氦气等。该气体为了防止导入管以及排出管内的结露，使用经脱湿的气体为好，更好的是希望露点在-20℃以下的气体。

作为向接头部的密封部供给的、由空气以及惰性气体构成的气体的压力只要是比流体所流通的配管的内部的压力低的压力即可，没有被特别限定。气体的压力和配管内部的压力的差虽没有被特别限定，但最好是0.01～10kg/cm²G的程度。

(2)导入管

在上述密封部，连接着向该密封部供给由空气或惰性气体构成的气体的导入管。导入管的另一方与压缩机等的气体供给装置连接，据此，能够向密封部供给气体。另外，由于向气体流通部供给的气体最好进行脱湿，所以也可以在气体供给装置和密封部之间设置用于对气体进行脱湿或除湿的装置(脱湿机等)。上述导入管在密封部内作为导入孔与气体流通部相连，通过该导入孔向气体流通部供给气体。

(3)排出管

在上述密封部连接着对包含有该密封部内的气体以及从接头部泄漏出的配管内的流体的气体进行排出的排出管。在排出管的另一方，与对从该排出管取样的气体(包含从接头部泄漏出的配管内的流体的气体)进行分析的分析构件相连接。上述排出管在密封部内作为排出孔从气体流通部连通，通过该排出孔，包含从接头部泄漏出的配管内的流体的气体从密封部排出，通过排出管，向上述分析构件供给。

(4)分析构件

从接头部泄漏出的配管内的流体与在气体流通部流动的气体一同通过排出管被取样，向分析构件供给。作为分析构件，只要是使用了公知的气体检测构件的气体分析装置(检测装置)即可，没有特别限定。

作为从接头部泄漏出的配管内的流体的检测装置数，虽然希望在接头部一个位置配置一台检测装置，但若检测装置数多，则保养维护困难。在这种情况下，可以在从多个位置的接头部开始的各排出管上配置阀，通过该阀的开闭，定期的将各排出管的气体依次向一台检测装置供给，降低检测装置的台数，并可以切实地监视从各接头部的泄漏。这样的检测构件在大规模化学设备那样存在多个接头部的设施中特别有效，可以将多个接头部分配成若干个组，在每个组设置检测装置，进行集中管理。

作为检测装置，例如可以列举出气相色谱仪分析装置、其它的浓度计、测定装置以及传感器等。虽然检测装置因作为检测对象的化学物质而不同，但只要是目前市场销售的各种分析计以及测定装置和可以用当前公知的技术开发的仪器即可，没有特别限制。特别希望是数据的循环稳定性和精度高的检测方法。

(5)通知构件

上述分析构件的分析结果通过通知构件通知到管理者等必要的场所。例如，在上述分析构件中检测到的检测数据由集中管理房间的监视电脑等通过检测信号接收。

(6)配管

具有本发明的接头部的配管只要是内部流动着流体的配管即可，对其目的、形状等没有被特别限定，不仅仅是化学设备装置的配管，阀、容器、旋转机械等任意一种都可以。本发明的接头部虽然能够应用在化学设备装置、金属热处理装置、电镀装置、铝精炼设备装置、磷酸肥料制造设备、玻璃制造设备等的配管中，但最好用于化学设备装置的配管接头部。特别是更好的是可以应用于聚碳酸酯树脂制造设备装置。

实施例

下面列举实施例，具体说明本发明。但是本发明不受这些实施例的任何限制。

实施例1

在本实施例1中，针对流通着作为流体是因泄漏导致危险性高的氯代甲酰氯(光气)的配管1、2的接头部的实施例进行说明。图1是与实施例1相关的流通着氯代甲酰氯的配管1、2的接头部的剖视图，图2是表示与实施例1相关的该接头部的接合面(法兰)3、4。图3是表示在与实施例1相关的接头部的一个位置上配置一台检测装置的泄漏检测系统的图。

在配管1、2的接合面3、4的接合位置，遍及管周，双重配置着O形环5、6。在配管1、2的端部，形成从配管主体20向径向延伸的法兰21、22，各法兰21、22的端面成为接合面3、4。法兰21、22由哈氏合金C(HASTELLOY C：商品名)形成，接合面3、4的表面粗糙度按照日本工业规格(JIS：B2406-1991)的1.6S进行精加工。

在法兰21侧的接合面3上形成环状的O形环用槽23、24。O形环用槽23、24相对于配管1的中心同心圆状地设置，槽23与槽24相比配置在外周侧。在O形环用槽23、24的内部分别收容着O形环5、6。内周侧的O形环6是通过英科耐尔(商品名)材质，中空加工的O形环，外周侧的O形环5是使用碳氟化合物橡胶材质的O形环。

法兰22侧的接合面4为没有槽的平坦面。如图1所示，若通过螺栓25以及螺母26连结法兰21、22，则O形环用槽23、24内的O形环5、6被压接到相对的接合面4上。据此，配管1、2的内部空间被O形环5、6密封，同时在O形环5、6之间形成密封部。

在外周侧O形环5和内周侧O形环6之间，设置气体流通槽(气体流通部)7。气体流通槽7环状地形成在法兰21的接合面3，如图2所示，在法兰接合位置，从外周开始，遍及管周配置着外周侧O形环5-气体流通槽7-内周侧O形环6。上述气体流通槽7通过导入孔8’与导入管8连接，通过排出孔9’与排出管9连接。导入孔8’、排出孔9’从法兰外周面21向中心方向延伸，如图1所示，与气体流通槽7的上端部连通。在该接头部，空气从上述导入管8导入气体流通槽7，另外，从上述排出管9排出气体流通槽7的气体(包含从接头部泄漏出的配管内的氯代甲酰氯的空气)而构成。

如图3所示，导入管8与压缩机10连接。在法兰21和压缩机10之间，设置用于对向气体流通槽7供给的空气进行除湿的脱湿机14。排出管9与使用了定电位电解式的氯代甲酰氯检测装置的气体分析装置(分析构件)11连接。气体分析装置11与配置在集中管理房间的监视电脑(通知构件)13连接。相对于该气体流通槽7，从压缩机10借助导入管8供给空气。此时，向气体流通槽7供给由压缩机10压缩后并由脱湿机14脱湿到露点-40℃以下的空气。被导入到气体流通槽7的空气从气体流通槽7借助排出管9被排出到法兰外，导入到气体分析装置11。

在这样的接头部构造中，内周侧的O形环6防止在配管1、2内流通的危险性高的氯代甲酰氯的泄漏。若即使由于该O形环6的问题，氯代甲酰氯12勉强通过该O形环6，也通过外周侧O形环5防止从接头部向外气的泄漏，氯代甲酰氯12与气体流通槽7内的空气一起从排出管9被排出。若在气体流通槽7内的空气中混入氯代甲酰氯12，则该氯代甲酰氯12被导入气体分析装置11，被检测。检测信号从气体分析装置11传输到监视电脑13，通知集中管理者在接头部存在氯代甲酰氯的泄漏。

另外，在氯代甲酰氯流通之前，监视配管1、2内被脱湿的压缩空气，直至达到2kg/cm²G的压力，实施气密试验，确认从配管1、2没有空气的泄漏。

另外，在上述的接头部构造中，表示了将O形环用槽23、24和气体流通槽7一起配置在法兰21侧的构成，但是，也可以是将O形环用槽23、24和气体流通槽7配置在其它的法兰上的构成。即，可以是将O形环用槽23、24配置在法兰21侧，另一方面，将气体流通槽7、导入孔8’、排出孔9’形成在法兰22侧那样的构成。再有，还可以是导入孔8’和排出孔9’形成在其它的法兰上的构成。

另外，在上述的接头部构造中，表示了将O形环用槽23、24和气体流通槽7一起配置在法兰21侧的构成，但是，将O形环用槽23、O形环用槽24、气体流通槽7、导入孔8’以及排出孔9’的每一个，设置在法兰21侧或法兰22侧中的哪一侧均可，它们的组合没有被限制。即，也可以是通过各种组合将它们形成在其它的法兰上的构成。

实施例2

本实施例2涉及相对于多个接头部配置一台检测装置的泄漏检测系统，是象大规模化学设备那样存在多个接头部的情况下的检测系统。图4表示了有关实施例2的相对于多个接头部配置一台检测装置的泄漏检测系统。

相对于多个接头部a、b、c、d配置一台检测装置e。在从上述接头部a、b、c、d所连接的排出管a1，b1，c1，d1上，配置闸阀(阀)a2，b2，c2，d2。上述排出管a1，b1，c1，d1在通过该闸阀后合流，与检测装置e连接。此外，与实施例1相同。

排出气体总是从排出管a1，b1，c1，d1导入该检测装置e，若由于内周O形环的问题，当配管内流通的氯代甲酰氯勉强通过该O形环时，与实施例1同样地检测，并通知集中管理者。

集中管理者可以使用预先装入的程序，使闸阀(阀)a2，b2，c2，d2反复定期依次开闭，进行泄漏位置的特定化，同时，可以尽早实施使设备停止等的对策。

实施例3

将在配管1、2的接头部流通的氯代甲酰氯变更为由于泄漏而危险性高的氯气，在气体分析装置11中使用氯检测装置，除此之外，与实施例1相同。

比较例1

下面阐述有关流通着由于泄漏而危险性高的氯代甲酰氯的配管15、16的接头部的比较例。图5是与比较例相关的、流通着氯代甲酰氯的配管15、16的接头部的剖视图，图6是表示与比较例相关的、该接头部的接合面(法兰)17、18。在配管15、16的接合面17、18的接合之间，设置着聚四氟乙烯树脂制的垫片19。

比较例2

接头部接合面的内周侧O形环6的材质从英科耐尔变更为相对于氯代甲酰氯具有浸透性的丁腈橡胶，除此之外，与实施例1同样地进行。其结果为，氯代甲酰氯在配管1、2中流通开始后，气体分析装置11检测到氯代甲酰氯。在氯代甲酰氯的流通停止，使配管内安全化后，将内周侧O形环6更换为新的丁腈橡胶，再次开始氯代甲酰氯的流通，不久，因为气体分析装置11再次检测到氯代甲酰氯，所以停止了氯代甲酰氯的流通。显示出因为丁腈橡胶相对于氯代甲酰氯具有浸透性，所以不适合用于内周侧O形环的情况。

比较例3

将接头部接合面的外周侧O形环5的材质从碳氟化合物橡胶变更为英科耐尔，除此之外，与实施例1同样地进行。其结果为，监视在氯代甲酰氯流通之前的配管1、2中被脱湿的压缩空气，直至达到2kg/cm²G的压力，实施气密试验，因为不能确保气密性，所以打消了氯代甲酰氯流通的念头。

如上所述，针对本发明表示了实施例，并说明了具体例，但本发明原本就不限于实施例，还可以在能够符合上述主旨的范围内，进行各种变更，这些均包括在本发明的技术范围内。

例如，被设定成使闸阀(阀)a2，b2，c2，d2反复定期开闭的程序，也可以从泄漏检测前开始使用，该闸阀的开闭程序可以进行各种组合，不受任何制约。另外，也可以并列设置多个图4所示的泄漏监视系统，通过将来自各检测装置的信号传输给集中管理房间的电脑来通知集中管理者。

Claims (6)

1.一种接头部的泄漏检测系统，该系统检测来自处于内部流动着流体的状态下的配管的接头部的上述流体的泄漏，

其特征在于，具有密封部、导入管、排出管、分析构件、通知构件，

该密封部被设置在上述接头部，流通着由空气或惰性气体构成的气体；

该导入管与上述密封部连接，向该密封部供给上述气体；

该排出管与上述密封部连接，排出该密封部内的气体；

该分析构件与上述排出管连接，对从该排出管取样的气体进行分析；

该通知构件通知上述分析构件的分析结果。

2.如权利要求1所述的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，在多个位置的上述接头部的上述排出管设置阀，通过该阀的开闭，依次分析从上述排出管取样的气体。

3.如权利要求1所述的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述密封部具有同心圆状地双重配置的O形环，以及形成在外周侧的上述O形环和内周侧的上述O形环之间，并与上述导入管以及上述排出管连接的气体流通部，从上述导入管向上述气体流通部供给的由空气或惰性气体构成的气体的压力处于被调整得比上述配管内部的压力低的状态。

4.如权利要求3所述的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述内周侧的O形环由相对于在上述配管内流通的上述流体，不具有浸透性的材质构成。

5.如权利要求3所述的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述接头部具有法兰、两个O形环槽、气体流通槽、上述导入孔、上述排出孔，该法兰形成在上述各配管的端部，从配管主体向径向延伸；该两个O形环槽形成在相对地接合的上述法兰的一方侧，分别收容上述O形环；该气体流通槽形成在上述两个O形环槽之间，形成上述气体流通部；该上述导入孔形成在上述法兰内，与上述气体流通槽连通；该上述排出孔形成在上述法兰内，与上述气体流通槽连通。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的接头部的泄漏检测系统，其特征在于，上述接头部是化学设备装置的接头部。

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